Cuando nos movemos, uno de los responsables de que el propio movimiento sea fluido y de que no nos duela nada es el cartílago. Se trata de un tejido que da forma a partes del cuerpo como las orejas o la nariz, pero que también se manifiesta en los extremos de los huesos, funcionando como un elemento flexible que reduce la fricción entre los huesos y permite el movimiento en las articulaciones. Es fundamental, vaya, pero también algo delicado y estos últimos años hemos intentado crear cartílago con impresoras 3D, cultivarlo mediante células madre o repararlo con inyecciones de hidrogel.
Es un campo en el que se está investigando y, ahora, los científicos de la Universidad de Northwestern han desarrollado un nuevo material bioactivo que ha conseguido regenerar cartílago de alta calidad en las articulaciones de la rodilla. Y las pruebas van tan bien que esperan que se use para prevenir cirugías y enfermedades degenerativas.
Moléculas danzantes. Antes de meternos de lleno con este biomaterial, tenemos que hablar de los avances anteriores de los investigadores de la misma universidad. En noviembre de 2021, los investigadores de Northwestern desarrollaron una terapia inyectable que podía reparar tejidos y revertir la parálisis tras lesiones graves de médula espinal. Lo consiguieron gracias algo llamado 'moléculas danzantes'.
Se trata de nanofibras sintéticas compuestas por cientos de miles de moléculas que llevan información a las células. Gracias a su estructura química, están en constante movimiento y eso facilita que, dentro del cuerpo, se conecten adecuadamente con unos receptores celulares que también están en constante movimiento. Cuando se unen, las nanofibras imitan la matriz extracelular del tejido y se encontraron con resultados prometedores tanto para la regeneración del cartílago como para la regeneración ósea.
El nuevo biomaterial. El tratamiento de las moléculas danzantes fue relevante, pero lo nuevo de los investigadores de Northwestern es un material bioactivo que ya se está probando y ha demostrado su eficacia a la hora de regenerar cartílago de alta calidad. Se trata de una sustancia gomosa que es, en realidad, una red de componentes moleculares que imitan el entorno natural del cartílago del cuerpo.
En lugar de utilizar esas moléculas bailarinas, el material consta de dos componentes. Por un lado, un péptido bioactivo que se une a la TGFb-1, una proteína esencial para el crecimiento y el mantenimiento del cartílago. Por otro, ácido hialurónico modificado, que es un polisacárido naturalmente presente en el cartílago y en el líquido sinovial que lubrica las articulaciones.
En rojo, el cartílago reparado | Imagen: Stupp Group
Pruebas de campo. Cuando se unen el péptido y las partículas de ácido hialurónico modificadas para impulsar la autoorganización de las fibras a escala nanométrica que imite la arquitectura natural del cartílago, las propias células del cuerpo son 'animadas' a regenerar el tejido cartilaginoso. ¿Cómo? Mediante unas señales bioactivas en esas fibras nanométricas, algo que estimula a las células de nuestro cuerpo para que creen cartílago.
En sus estudios, los investigadores inyectaron el material en articulaciones dañadas de ovejas. Curiosamente, el cartílago de las ovejas es similar al humano, ya que es resistente, pero también muy difícil de regenerar. En solo seis meses se observaron evidencias de una reparación del propio cartílago, incluyendo el crecimiento del mismo con biopolímeros naturales como colágeno II y proteoglicanos. En animales más pequeños, esa regeneración del cartílago es incluso más rápida.
Potenciando el cartílago. Los investigadores afirman que no sólo creció cartílago nuevo para rellenar las zonas afectadas, sino que el tejido reparado fue consistentemente de mayor calidad que el cartílago de control. Samuel I. Stupp es quien dirigió el estudio (también el de las moléculas danzantes) y afirma que es algo con potencial para sustituir el actual método de cirugía de microfractura. Con esa cirugía, se producen microfracturas en los huesos para inducir el crecimiento de nuevo cartílago, pero el problema es que se forma fibrocartílago, que es el que tenemos en las orejas o nariz y es más duro y fibroso.
Es un cartílago distinto al cartílago hialino, que es el que tenemos entre los huesos y ese, precisamente, es el que se genera (o uno muy parecido) con el nuevo biomaterial. El objetivo es que el nuevo material pueda usarse para prevenir cirugías de reemplazo de rodilla, para tratar enfermedades degenerativas como la osteoartritis y para la reparación del cartílago tras lesiones deportivas, como el doloroso desgarro del ligamento cruzado anterior, gracias a un nuevo cartílago elástico y suave para las articulaciones.
Próximos pasos. Estos avances que se están produciendo en materia de regeneración de cartílago son extremadamente importantes. En 2019, la OMS estimó que casi 530 millones de personas en todo el mundo padecían osteoartritis, que es una condición degenerativa en la que los tejidos de las articulaciones se deterioran con el tiempo. Esto hace que los huesos rocen con el movimiento, siendo algo muy doloroso y cuya reparación consiste en una cirugía de reemplazo articular.
Con este tipo de biomateriales, lo que se quiere conseguir es que se regenere el cartílago de una forma no tan invasiva, no simplemente reemplazar la articulación. Los siguientes pasos del equipo de Northwestern es continuar con los ensayos en animales con estructuras grandes similares a las de los humanos para ver cómo responde el nuevo tejido con el paso del tiempo y si el tratamiento se puede aplicar a los propios humanos.
Imagen | Universidad de Northwestern, Stupp Group
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